測量系外行星質量的新方法 _恒星

這張圖顯示了巨大的氣體巨星HD 189733b非常近距離的環繞宿主恒星HD 189733 。行星的大氣層具有高達1000攝氏度的灼熱高溫。它會下玻璃雨，刮7000千米每小時的強風。
（）據鳳凰科技（編譯/嚴炎劉星）：美國生活科學網站報道，近日科學家們表示，測量遙遠系外行星質量的新方法或許能幫助解開有關它們宜居性的關鍵細節。在過去的20年間，天文學家證實了太陽系外900多顆行星的存在，發現了2300多顆潛在行星。現在，除了檢測這些系外行星，科學家們還想進一步分析它們，幫助解答例如它們是否宜居等問題。
【測量系外行星質量的新方法】了解行星質量可以幫助科學家們理解更多有關系外行星大氣組成以及它的內部是多巖石還是含氣體的信息。這兩種因素都與每顆行星支持生命存在的能力有關。了解行星的質量也能夠提供它是如何冷卻，它的板塊構造，它是如何產生磁場以及氣體是否從大氣層里逃逸的新見解，研究人員這樣表示。
“從行星角度上講，質量會對一切產生影響， ”研究首席作者、美國麻省理工學院的研究人員朱麗葉·德維特（Julien de Wit）這樣說道。“如果你無法獲得質量的信息，那么該行星的很大一部分特性都無法確定。”然而，目前確定系外行星質量的方法非常有限。科學家們利用的主要方法是徑向速度策略，該方法是尋找恒星移動的反復搖擺，后者是行星引力導致它來回擺動的跡象，行星的引力拖拽也與它的質量有關。
而問題在于徑向速度策略并不適用于大多數行星，因為它們并不會明顯的拖拽自身恒星。這包括質量較低的行星、距離宿主恒星較遙遠的行星、位于昏暗恒星附近的行星、環繞高度活躍的恒星的行星等——行星的拖拽作用會被恒星的干擾所抵消。
現在科學家們發明了一種通過觀察行星大氣層以測量行星質量的策略。為了理解這一方法的工作原理，想象一顆行星的大氣層會隨著高度的增加而變稀?。夂偷厙蚴且謊?。這是因為行星的引力拖拽作用會隨著與行星距離的增加而逐漸減弱。
由于行星引力拖拽的強度取決于自身的質量，研究人員可以通過觀測行星大氣層隨著海拔的增加如何變稀薄從而推斷出系外行星的質量。這涉及觀察系外行星經過恒星前方以及恒星光透過這些行星大氣層的閃耀而確定隨著海拔增加而降低的大氣壓。這種方法的限制之一在于它只適用于具有大氣層的行星，德維特補充說道。
為了測試這一名為MassSpec的方法，研究人員將它應用于名為189733b的系外行星，這個距離地球63光年的星球首次被發現于2005年。通過該方法測量出的行星質量與利用徑向速度策略計算出來的數量相符合：大約為木星質量的1.15倍。
目前， MassSpec只適用于氣體巨星——大小相當于木星和土星的行星，研究人員這樣表示，這種方法或可以幫助確定那些宿主恒星過于活躍從而無法利用徑向速度策略進行測量的氣體巨星的質量。例如美國宇航局的詹姆斯韋伯太空望遠鏡和歐洲航天局的系外行星特征天文臺（EChO）發射后，MassSpec才能夠測量質量相當于地球的行星；質量相當于地球十倍的超級地球；以及質量相當于地球十倍的名為迷你海王星的氣體行星。
“我們現在具有能夠測量距離宿主恒星非常遠的地球大小行星質量的方法，” 德維特說道。“我們顯示了這一方法可以在未來十年內應用于潛在宜居的地球大小的行星上。” 德維特和他的同事薩拉·西格爾(Sara Seager)將這項研究發現發表在12月20日的期刊《科學》上。